16.1-实验：探究碰撞中的不变量-习题

16.1 实验:探究碰撞中的不变量习题

A组

1.在气垫导轨上进行实验时首先应该做的是()

A.给气垫导轨通气

B.给光电计时器进行归零处理

C.把滑块放到导轨上

D.检查挡光片通过光电门时是否能够挡光计时

解析:为保护气垫导轨,同时为了保证滑块与导轨间的摩擦力为零,实验时应该先给它通气。选项A 正确。

答案:A

2.在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量时,用到的测量工具有()

A.停表、天平、刻度尺

B.弹簧测力计、停表、天平

C.天平、刻度尺、光电计时器

D.停表、刻度尺、光电计时器

解析:用天平测滑块质量,用刻度尺测挡光片的宽度。运动时间是指挡光片通过光电门的时间,由光电计时器计时,因此不需要停表。

答案:C

3.在做探究碰撞中的不变量实验时,实验条件是()

A.斜槽轨道必须是光滑的

B.斜槽轨道末端的切线是水平的

C.入射球每一次都要从同一高度由静止滚下

D.碰撞的瞬间,入射球和被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行

解析:探究碰撞中的不变量实验,要求入射小球每次到槽口时,具有相同的速度,所以应从槽上同一位置滚下,但斜槽不需要光滑,选项A错误,选项C正确;由于碰撞前、后要求小球均做平抛运动,且抛物线在同一平面,选项B、D正确。只有满足实验所必需的条件,所做实验才能达到预期目的。

答案:BCD

4.质量分别为m1和m2的两个物体碰撞前后的位移—时间图象如图所示,由图有以下说法:①碰撞前两物体质量与速度的乘积相同;②质量m1等于质量m2;③碰撞后两物体一起做匀速直线运动;④碰撞前两物体质量与速度的乘积大小相等、方向相反。其中正确的是()

A.①②

B.②③

C.②④

D.③④

解析:由题图可知,m1和m2碰前都做匀速直线运动,但运动方向相反,碰后两物体位置不变,即处于静止,所以碰后速度都为零,故①③错误,④正确;又由图线夹角均为θ,故碰前速度大小相等,m1等于m2,②也正确。

答案:C

5.某同学把两块大小不同的木块用细线连接,中间夹一被压缩的弹簧,如图所示,将这一系统置于光滑的水平桌面上,烧断细线,观察物体的运动情况,进行必要的测量,验证物体间相互作用时的守恒量。

(1)该同学还必须有的器材是、

。

(2)需要直接测量的数据是、

。

(3)用所得数据验证守恒量的关系式为。

解析:两物体弹开后各自做平抛运动,根据平抛运动知识可知两物体在空中运动的时间相等。所需验证的表达式为m1v1=m2v2,两侧都乘以时间t,有m1v1t=m2v2t,即m1s1=m2s2。

答案:(1)刻度尺天平(2)两物体的质量m1、m2两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离

s1、s2

(3)m1s1=m2s2

6.某同学运用以下实验器材,设计了一个碰撞实验,来寻找碰撞前、后的守恒量:打点计时器、低压交流电源(频率为50 Hz)、纸带、表面光滑的长木板、带撞针的小车A、带橡皮泥的小车B、天平。

该同学经过以下几个步骤:

A.用天平测出小车A的质量m A=0.4 kg,小车B的质量m B=0.2 kg。

B.更换纸带重复操作三次。

C.小车A靠近打点计时器放置,在车后固定纸带,把小车B放在长木板中间。

D.把长木板平放在桌面上,在一端固定打点计时器,连接电源。

E.接通电源,并给A车一定初速度v A。

(1)该同学正确的实验步骤为。

(2)打点计时器打下的纸带中,比较理想的一条如图所示,根据这些数据完成下表。

碰撞前碰撞后

A 车B

车

AB整

车

质量

(kg)

速度

(m/s)

mv

mv2 (3)根据以上数据猜想守恒表达式为。

解析:(1)该同学正确的实验步骤为ADCEB。

(2)碰撞前、后为匀速直线运动,由纸带上点迹分布,求出速度,碰后小车A、B合为一体,求出小车共同速度,注意电源频率为

50 Hz,打点间隔为0.02 s,通过计算得下表。

碰撞前碰撞后

A 车B

车

AB整

车

质量(kg) 0.

4

0.

2

0.6

速度(m/s) 3.

0 2.0 7.

5

0 3.3

mv 1.

2

0 1.2

mv23.

6

0 2.4

(3)由表中mv一行中数值可猜想公式为m A v A+m B v B=(m A+m B)v。

答案:见解析

7.

在“探究碰撞中的不变量”的实验中,如图所示,若绳长为L,球A、B分别由偏角α和β静止释放,则在最低点碰撞前的速度大小分别为、。若碰撞后向同一方向运动最大偏角分

别为α'和β',则碰撞后两球的瞬时速度大小分别为、。

解析:小球从静止释放运动到最低点的过程中,机械能守恒,对于球A有m A gL(1-cos α)=,所以v A=,同理可得v B=。碰后小球A的速度为v A'=,小球B的速度为v B'=。

答案:

B组

1.“探究碰撞中的不变量”的实验中,入射小球m1=15 g,原来静止的被碰小球m2=10 g,由实验测得它们在碰撞前后的x-t图象如图所示,由图可知,入射小球碰撞前的m1v1是,入射小球碰撞后的m1v1'是,被碰小球碰撞后的m2v2'是。由此得出结论。